JP2017037969A - 電気化学セル - Google Patents

Abstract

【課題】リードの他部材への接触を回避することにより、セラミックス容器を小型化しても内部ショートが発生せず、信頼性の高い電気化学セルを提供する。【解決手段】ベース容器2と、ベース容器2の中に収納されるセル6と、セル6の延長部である複数のセルリード8と、ベース容器2の底面に形成された弁金属からなるパッド膜5と、パッド膜5と接続され、かつベース容器2の底面に形成されたベース内配線（ビア配線3）と、を少なくとも有する電気化学セル1であって、少なくとも１のセルリード8は、パッド膜5に固定されており、パッド膜5に固定されるセルリード8については、少なくとも一面がセル6側の端部又はその付近からパッド膜5側の端部又はその付近にかけて絶縁材8eで覆われている。【選択図】図３

Description

本発明は表面実装可能な電気化学セルに関するものである。

電気化学セルは、従来より、半導体メモリのバックアップ電源やマイクロコンピュータやＩＣメモリ等の電子装置の予備電源などとして使用されている。特に、瞬停発生時のメモリへのデータ書き込みサポートや、回路電圧の平滑化のために用いられる電気化学セルとしては、巻回、積層等により低抵抗化された電気二重層キャパシタ等が知られている。これらの電気化学セルでは、巻回・積層等により形成される素子（セル）のパッケージとして、従来ラミネートタイプが用いられている。一方、より封止性に優れ、長期信頼性を向上させ、かつ、リフローはんだ付けに対応すべく、特許文献１に示すように、セラミックスパッケージを用いた電気化学セルが提案されている。

特開２０１３−３０７５０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電気化学セルは、製造上の問題及び耐久性の要請から、当該電気化学セルを構成するセラミックス容器に一定の壁厚が求められる。また、セルから延出するリードはセラミックス容器の底面に設けられたパッド膜に接続される。そのため、電気化学セルの製造工程において、セルは、リードとパッド膜との接続工程の後にリードを折り曲げることにより、セラミックス容器内に収納させる必要がある。この際、折り曲げられたリードがセラミックス容器と封口板（リッド）との接合部材であるシールリングに接触する、あるいは折り曲げられたリードがセパレータからはみ出した電極集電体に接触することによる内部ショートの発生が懸念される。
そこで上記に鑑み、本発明では、リードの他部材への接触を回避することにより、セラミックス容器を小型化しても内部ショートが発生せず、信頼性の高い電気化学セルを提供することを目的とする。

（請求項１）
請求項１記載の発明は、ベース容器2と、前記ベース容器2の中に収納されるセル6と、前記セル6の延長部である複数のセルリード8と、前記ベース容器2の底面に形成された弁金属からなるパッド膜5と、前記パッド膜5と接続され、かつ前記ベース容器2の底面に形成されたベース内配線（ビア配線3）と、を少なくとも有する電気化学セル1であって、少なくとも１の前記セルリード8は、前記パッド膜5に固定されており、前記パッド膜5に固定される前記セルリード8については、少なくとも一面が前記セル6側の端部又はその付近から前記パッド膜5側の端部又はその付近にかけて絶縁材8eで覆われていることを特徴とする。

本発明において、パッド膜5はセルリード8を固定するためのものであり、また、ベース内配線（ビア配線3）をベース底面2cに露出させないように保護するものである。
本発明では、パッド膜5に固定されるセルリード8については、少なくとも一面がセル6側の端部又はその付近からパッド膜5側の端部又はその付近にかけて絶縁材8eで覆われている。これにより、セルリード8がベース容器2やシールリング9に混触せず、セル6の内部ショートを回避することができる。

（請求項２）
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の特徴に加え、前記セルは、正極6b及び負極6cが絶縁体（セパレータ6a）を介して上下方向に複数の層をなしており、前記セルリード8は、前記正極6bの１の層及び前記負極6cの１の層それぞれの延長部であることを特徴とする。

本発明は、正極6b及び負極6cが絶縁体としてのセパレータ6aを介して複数の層をなしている発電要素としてのセル6に係る。当該セル6としては、箔状の電極シート及びセパレータ6aを巻回、積層、折り畳み等の方法により形成されたものが含まれる。
本発明によれば、セルリード8が絶縁材8eで覆われているため、箔状の電極シートの端部がセパレータ6aからはみ出た場合であっても、セルリード8がセパレータ6aからはみ出した電極シートには混触せず、セル6の内部ショートを回避することができる。

（請求項３）
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の特徴に加え、前記セル6においては、前記絶縁体（セパレータ6a）を介して重ねられた箔状の前記正極6b及び箔状の前記負極6cが巻回されていることを特徴とする請求項２記載の電気化学セル。
本発明は、正極6b及び負極6cを巻回させたことにより形成したセル6に係る。

（請求項４）
請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明の特徴に加え、前記セル6においては、箔状の前記正極6b及び箔状の前記負極6cが前記絶縁体（セパレータ6a）を介して交互に積層されていることを特徴とする。
本発明は、正極6b及び負極6cを積層させたことにより形成したセル6に係る。

（請求項５）
請求項５記載の発明は、請求項２記載の発明の特徴に加え、前記セル6においては、前記絶縁体（セパレータ6a）を介して重ねられた箔状の前記正極6b及び箔状の前記負極6cが折り畳まれていることを特徴とする。
本発明は、正極6b及び負極6cを折り畳んだことにより形成したセル6に係る。

本発明によれば、リードの他部材への接触を回避することにより、セラミックス容器を小型化しても内部ショートが発生せず、信頼性の高い電気化学セルを提供することができる。

第１の実施の形態の電気化学セルの斜視図である。 第１の実施の形態の電気化学セルの正面断面図である。 第１の実施の形態の電気化学セルの側面断面図である。 第１の実施の形態のベース容器の（Ａ）平面図及び（Ｂ）底面図である。 第１の実施の形態のセルの（Ａ）側面図、（Ｂ）平面図、及び（Ｃ）正面図である。 第１の実施の形態のセルの拡大断面図である。 第１の実施の形態の電気化学セルのセルリードとパッド膜の溶接を説明する図である。 第１の実施の形態の電気化学セルの製造フローを示す図である。 第１の実施の形態の変形例１のセルの（Ａ）側面図、（Ｂ）平面図、及び（Ｃ）正面図である。 第１の実施の形態の変形例２のセルの（Ａ）側面図、（Ｂ）平面図、及び（Ｃ）正面図である。 比較例１の側面断面図である。 比較例１のセルの（Ａ）側面図、（Ｂ）平面図、及び（Ｃ）正面図である。 比較例１における内部ショート発生の模式図である。 比較例２の側面断面図である。 比較例２における内部ショート発生の模式図である。 第２の実施の形態の側面断面図である。 第３の実施の形態の電気化学セルのベース容器の斜視図である。 第３の実施の形態の電気化学セルの断面図である。 第４の実施の形態の電気化学セルの断面図である。

（第１の実施の形態）
本実施の形態の電気化学セル1を図面に基づいて説明する。本実施の形態の電気化学セル1は、主にパーソナルコンピューターや小型の携帯機器内部の基板に実装されて用いられる。
なお、各部の説明において、電気化学セル1の長辺側を正面とし、短辺側を側面とする。

（電気化学セル1）
図１は、本実施の形態の電気化学セル1の斜視図である。一例として直方体の形状で示されているが、トラック形状や円筒形状であっても良い。本実施の形態の電気化学セル1は、その発電要素であるセル6を収納して容器として機能するベース容器2と、その開口部を気密に塞ぐための封口板として機能するリッド10を外装部品として備えている。本実施の形態の電気化学セル1の外装容器は、このベース容器2とベース容器2の開口部を封止するリッド10とから構成されている。本実施の形態の電気化学セル1の大きさは、長さ１０ｍｍ×幅８ｍｍ×高さ１．８ｍｍとなっている。

図２は本実施の形態の電気化学セル1の正面断面図（図１のＡＡ断面を示す図）、図３は本実施の形態の電気化学セル1の側面断面図（図１のＢＢ断面を示す図）である。図２及び図３に示すように、凹状のベース容器2の中にセル6が収納され、さらに電解質7が充填され、凹状のベース容器2の上面に一周して設けられたシールリング9に押し当てられたリッド10によって気密に封止されている。凹状のベース容器2のベース底面2cには、一対の集電体金属膜であるパッド膜5が並置して配置されている。また、パッド膜5の底面であって、ベース底面2cからベース下面2dにかけて複数のビア配線3が形成されている。このビア配線3は、パッド膜5とベース下面2dに形成された接続端子4とを電気的に接続している。

一方、外装容器内にはセル6が収容されている。このセル6は、活物質と活物質を担持する金属により形成された集電体からなる一組の電極シートが絶縁性のセパレータ6aを挿んで巻回法により構成されたものである。正極6b及び負極6cの集電体の端部には、セルリード8が形成されている。具体的には、正極6bの端部には正極セルリード8bが、負極6cの端部には負極セルリード8cが形成されている。そして、それぞれのセルリード8は、一対のパッド膜5それぞれに対して、溶接により固定されている。セル6の正極6b、負極6cは接続端子4によって、実装される基板の実装用パターンに電気的に接続されることになる。

（ベース容器2）
ベース容器2は上方を開放した箱体状のセラミックスからなる容器であって、長方形状のベース底部2aと、ベース底部2aの外縁に立設した長方形枠状のベース壁部2bを有している。本実施の形態のベース容器2の大きさは、長さ１０ｍｍ×幅８ｍｍ×高さ１．３ｍｍとなっている。なお、ベース容器2の大きさは一辺が５〜２０ｍｍ程度、高さは１〜３ｍｍ程度とすることができる。図４（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれベース容器2のベース底面2cとベース下面2dを示す図である。図４（Ａ）に示すベース底面2cには、導電性材料からなる一対のパッド膜5が配置されている。パッド膜5の下面には、破線で示されるビア配線3がそれぞれ４個設けられ、ベース下面2dに配置された接続端子4（同じく破線で示す）に垂直に接続されている。

なお、ベース容器2の材料としては、アルミナ、窒化ケイ素、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化アルミ、ムライト及びこれらの複合材料からなる群から選ばれた少なくとも１種類を含むセラミックスが挙げられるが、これに限らない。ソーダライムガラスや耐熱ガラスなども使用可能である。ガラスは素材として長尺のものが利用できるので、小型のパッケージの場合は、１枚のガラスに多くの取り個数を設定でき、ベース容器2に係る部材の低コスト化が期待できる。

本実施の形態のベース容器2は、長方形状に打ち抜かれたベース底部2aに対応するセラミックグリーンシートに、長方形枠状に打ち抜かれたベース壁部2bに対応するセラミックグリーンシートを貼り合せた後、焼成することにより形成される。なお、ベース底部2aに対応するセラミックグリーンシートにパンチングによりあらかじめ孔を開けることにより貫通孔を形成することができる。

（ビア配線3）
ビア配線3は、ベース容器2のベース底面2cからベース下面2dにかけて形成された配線である。このビア配線3は、まず、ベース底部2aに、ベース底面2cとベース下面2dとを略垂直に貫通して接続する貫通孔が設け、そして貫通孔にはタングステンのペーストを充填することにより形成される。また、ビア配線3により、貫通孔の気密が満たされている。

なお、ビア配線3に使用するペーストとしては、炭素と樹脂を混合したペーストや、タングステン、モリブデン、ニッケル、金、又はこれらの複合材料と樹脂を混合したペーストを用いることができる。
貫通孔に充填されたペーストは、ベース容器2となるセラミックグリーンシートと共に焼成することによりビア配線3となる。

なお、前述のとおり、ベース容器2をソーダライムガラスや耐熱ガラスなどのガラス素材で形成する場合、これらのガラスに凹部や貫通孔を形成する手段としては、化学的なエッチング法、サンドブラストのような物理的方法、あるいは高温雰囲気において型を用いて凹部と貫通孔を同時に形成することができる。そして、貫通孔の内面にアルミニウム膜を形成した後、熱膨張係数をマッチングさせたガラスペーストを貫通孔に充填し、脱バインダ及び焼成を実施することにより、気密で導電性を有するビア配線3を形成することができる。このような場合は、ビア配線3が電解質7により溶解するという懸念はない。また、ビア配線3の内面を形成する膜はアルミニウムに限定されることなく、チタンなどのその他の弁金属を含む膜であってよい。

（接続端子4）
図４（Ｂ）に示すベース下面2dには、パッド膜5に対向するように一対の接続端子4が設けられている。接続端子4は、リフロー処理などにより、実装基板のパターンに設けられたクリームハンダなどで基板に固着される。
本実施の形態では、ベース容器2となるセラミックグリーンシートにあらかじめタングステンによる電極のパターンを印刷し、当該セラミックグリーンシートを焼成することにより、接続端子4を形成することができる。また、接続端子4は、印刷法により形成したタングステンのパターンに、ニッケルと金とからなるメッキ膜が施されている。さらに、ベース側面2eの凹部にもタングステンやこれらメッキ材料がパターニングされ接続端子の一部として機能する。

（パッド膜5）
パッド膜5は、ベース底面2cの２箇所に配置される導電性材料からなる略矩形状の膜である。このパッド膜5は、ビア配線3の上端部と電解質7との直接の接触を防止するとともに、セルリード8を溶接により接続するための溶接部分5aを有している。なお、本実施の形態のパッド膜5は、ベース容器2の長手方向に並置されているが、短辺方向に並置することや、長手方向の対角線方向に並べることも可能である。

パッド膜5は、アルミニウムやチタン等の化学的に安定な弁金属からなる膜であり、電解質7に溶解しにくい材料からなる。これらの膜は、例えば、蒸着、イオンプレーティングやスパッタリングなどの周知の膜形成方法によって設けることができる。これらの方法による場合は、まず、タングステンなどの金属が貫通孔に印刷法等により充填・焼成されて気密なビア配線3が仕上がった後に形成する。真空中で成膜する場合は、例えば、正負のパッド膜5をそれぞれ構成するように、互いに空間的に分離した２つの開口を持つようにパターニングした金属製等のマスクを準備して、成膜のチャンバーの中に収納し、真空排気系で所定の真空度に排気した後、弁金属材料と蒸発させたり、弁金属材料からなるターゲットを物理的にイオンで叩いて材料を飛ばして、ベース底面2cに成膜する。これらの成膜法では、成膜の条件が制御し易いので、形成した膜の抵抗率が低く、かつ液体が浸透しにくい高密度な膜が形成できる。

また、アルミニウムの膜はスクリーン印刷法によっても形成可能である。高温では酸化しやすいアルミニウムにおいても、１５０℃以下の温度で配線パターンを形成可能な技術が開発されている。印刷法であるので、蒸着法などの薄膜形成技術に比較して厚く、数十ミクロンの厚膜も容易である。
さらに、アルミニウム膜は電気メッキ法により作製することも可能である。ジメチルスルホンと塩化アルミニウムからなるメッキ液を用いて、約４０μｍの膜厚で形成した膜が、表面が平滑で、膜の内部も均一な膜であることが知られている。

続いて、パッド膜5の厚みについて述べる。膜厚は５μｍ以上でかつ１００μｍ以下が望ましい。好ましくは、１０μｍ以上で３０μｍの範囲がよい。膜厚が薄いと膜内部に存在する微細なポーラスが繋がって電解質7がパッド膜の下にあるタングステンに浸透してタングステンの電解腐食を引き起こしやすいこと、及び、後述の様に、溶接でセルリード8と接続されるときに、溶接の条件が極めて限定されて信頼性ある接合の実現が難しくなることによる。

ここで、厚さ約１．３ｍｍのソーダライムガラス板に、パッド膜5の厚みが５μｍのアルミニウム膜をイオンプレーティング法により形成したのち、厚みが８０μｍのアルミニウムの薄板を超音波溶接で溶接させる実験を実施した。セルリード５個中１個のサンプルはガラス板に微小なクラックの発生が認められた。したがって、５μｍは膜厚としては実用上の下限値である。実用的には、膜厚は１０μｍ以上あることが望ましい。

一方、蒸着法やイオンプレーティング法によるアルミニウムの蒸着レートは、１時間当たり３μｍ〜１０μｍである。蒸着時間を考慮すると３０μｍ以下の厚みが好ましく、この場合の成膜時間は長くても４〜５時間程度である。１００μｍ程度まで厚く形成した場合は、成膜時間は長時間に及ぶが、溶接でセルリード8に接続するときの溶接条件を広くとることができ、下地となるセラミックスにクラックが誘発される可能性を極めて低くすることができる。

（セル6）
続いて、セル6に関して説明する。図５（Ａ）乃至（Ｃ）に本実施の形態のセル6を示す。このセル6は、厚みが５μｍ〜５０μｍのアルミニウム箔や銅箔を集電体とし、その表面に活物質を塗工や接着法により担持した正負一対の電極シートを、絶縁物からなるセパレータ6aを挟んで巻回させて形成した発電要素である。具体的に本実施の形態のセル6は、次のように形成する。まず、短冊状となる規定サイズにカットした正極負極の電極シートの端部に、セルリード8を超音波溶接により固定する。次に一方の電極シートをセパレータ6aで挟み込む。そして、セパレータ6aに挟み込まれた電極シートに、他方の電極を重ねて巻回する。ここで、本実施の形態では、セルリード8側から巻回することにより、図５（Ａ）乃至（Ｃ）に示すようなセル6を形成する。このときのセル6を拡大した断面は、図６に示すように、正極6b側の電極シートと負極6c側の電極シートがセパレータ6aを介して上下方向に複数の層を成している。なお、セパレータ6aに挟み込まれた電極シートを、セルリード8が終端となるように巻回することにより、セルリード8がセル6の下端から延出するように形成してもよい。

ここで、電気二重層キャパシタの場合、活物質の代表的な材料として、活性炭ないし炭素が挙げられる。リチウムイオン二次電池の場合、正極活物質としては、例えば、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）等の化合物が用いられ、負極活物質としては、例えば黒鉛やコークスのほかシリコン酸化物等が用いられる。活物質ペーストは、上記の活物質に、導電補助剤、バインダ、分散剤等を混合して適当な粘度に調節したものであり、これをローラーコーティング、スクリーンコーティング、ドクターブレード法などの方法により、集電体の両面または片面に塗工する。塗工後に、乾燥、プレス工程を得て電極シートが形成される。

なお、電極は次のように形成してもよい。すなわち、アルミニウム箔からなる集電体に、炭素材料（活性炭等）や、チタン等の弁金属の酸化物粒子などの材料をアルミカーバイドを介して固着して形成してもよい。このような電極材料であれば、アルミニウムとの密着性が高いため、界面での抵抗を小さくできる。また、リフローはんだ付けの熱によっても密着性を維持することができるため、リフローはんだ付け後でも電気特性を維持することができる。なお、このように形成した電極に、上述した活性炭などを塗工することにより、容量を増やすことができる。

セパレータ6aは、正極6b及び負極6cの直接的な接触を規制するものであり、大きなイオン透過度を有し、所定の機械的強度を有する絶縁膜が用いられる。例えば、耐熱性が求められる環境においては、ガラス繊維の他、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフタルアミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド等の樹脂を用いることができる。また、セパレータ6aの孔径、厚みに関しては、特に限定されるものではないが、使用機器の電流値や、電気化学セル1の内部抵抗に基づいて決定される。また、セラミックスの多孔質体をセパレータ6aとして用いることも可能である。

（電解質7）
電解質7は、公知の電気二重層キャパシタや非水電解質二次電池に用いられる液体状、ゲル状のものが好ましい。
液体状及びゲル状の電解質7に用いられる有機溶媒には、アセトニトリル、ジエチルエーテル、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボーネート、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、γ−ブチロラクトン（γＢＬ）、スルホラン、プロピオン酸エステル、鎖状スルホンなどがあり、これらを単一または混合して用いことができる。

特に、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、γ−ブチロラクトン（γＢＬ）、スルホランなどの高沸点の主溶媒に対し、プロピオン酸エステルや鎖状スルホンを副溶媒として含有させたものが適しているが、これらに限定されるものではない。

液体状及びゲル状の電解質7に含まれる材料には、（Ｃ_２Ｈ_５）_４ＰＢＦ_４、（Ｃ_３Ｈ_７）_４ＰＢＦ_４、（ＣＨ_３）（Ｃ_２Ｈ_５）_３ＮＢＦ_４、（Ｃ_２Ｈ_５）_４ＮＢＦ_４、（Ｃ_２Ｈ_５）_４ＰＰＦ_６、（Ｃ_２Ｈ_５）_４ＰＣＦ_３ＳＯ_４、（Ｃ_２Ｈ_５）_４ＮＰＦ_６、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ_４）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）、ホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ_４）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ_６）、トリフルオロメタスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３）、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム［ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２］、チオシアン塩、アルミニウムフッ化塩、リチウム塩などを用いることができる。液体状の電解質7の支持塩としては、４級アンモニウム塩、４級ホスホニウム塩などが挙げられる。この４級アンモニウム塩としては、脂肪鎖のみを有する化合物、脂肪鎖と脂肪環を有する脂環式化合物、もしくは脂肪環のみを有するスピロ化合物が挙げられる。特に、スピロ化合物である５−アゾニアスピロ［４，４］ノナンテトラフルオロボレート（スピロ−（１，１’）−ビピロリジニウム：ＳＢＰ−ＢＦ４）は電気伝導率が高いため使用に適しているが、これに限定するものではない。

また、ゲル状の電解質7は、液体状の電解質をポリマーゲルに含浸させたものである。ポリマーゲルとしては、ポリエチレンオキシド、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデンが適しているが、これらに限定するものではない。
更に、ピリジン系や脂環式アミン系、脂肪族アミン系やイミダゾリウム系のイオン性液体やアミジン系等の常温溶融塩を用いても構わない。

（セルリード8）
セルリード8は、セル6から電力を取り出すための端子である。このセルリード8は、集電体そのものを細く延長させた延長部や、別の細く薄い板やワイヤ状のリードを機械的に接続して延長部を形成したものが用いられる。本実施の形態のセルリード8は、薄いアルミニウム製の板であって、上述のとおり、正極6b及び負極6cの電極シートに対し超音波溶接により固定されている。そしてセル6は、電極シート及びセパレータ6aを重ねた後、セルリード8側から巻回して形成されるため、セルリード8は、図５（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、セル6の上下中央部分から延出した状態となる。

図７（Ａ）及び（Ｂ）はセルリード8とパッド膜5の溶接を説明する図である。図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、セル6はセルリード8の一部分である溶接領域8aがパッド膜5の溶接部分5aに溶接されることにより固定されている。そして、セルリード8とパッド膜5とを溶接した後は、図３に示すように、セルリード8を折り畳むことによりベース容器2の中に収納される。

セルリード8は、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、セル6をベース容器2の側方に寄せることができる程度の長さであって、パッド膜5と溶接する際に溶接用チップ20の移動の妨げにならない程度の長さにすることが望ましい。過度に長くすると内部抵抗が増加するからである。

本実施の形態のセルリード8は、セル6の端部からパッド膜5付近にかけて絶縁材8eで覆われている。絶縁材8eとしては、例えば、セルリード8にポリイミドテープを張り付ける、又はセパレータを巻き付けることにより形成することができる。また、絶縁性の塗料を塗布することにより形成してもよい。このように絶縁材8eで覆われているセルリード8は、図３に示すようにセル6からベース底面2cにかけての部分が絶縁されている。ここで、セルリード8の折り返し部分がベース壁部2bに近接する場合、セルリード8の位置によっては、シールリング9に接触する可能性がある。また、ベース壁部2bの上端とシールリング9とを接合するためのロウ材がベース壁部2b側にはみ出ている場合、当該ロウ材にセルリード8が接触する可能性がある。セルリード8が当該セルリード8と異なる電極側に接続されている部材と接触することにより内部ショートが発生する。しかし、本実施の形態によれば、セルリード8の外側（図３におけるベース壁部2b側）に形成された絶縁材8eにより、セルリード8がベース容器2やシールリング9に直に接触することはなく、混触しないことから、内部ショートを回避することができる。

一方、セル6においては、正極6b又は負極6cの電極シートの端部がセパレータ6aからはみ出している場合がある。ここで、セルリード8が折り畳まれたり曲げられたりした際に、このはみ出した電極シートの端部にセルリード8が接触する可能性がある。そして、セルリード8が当該セルリード8と異なる電極シートと接触することにより内部ショートが発生する。しかし、本実施の形態によれば、セルリード8の内側（図３におけるセル6側）に形成された絶縁材8eにより、異なる電極の電極シートと混触せず、内部ショートを回避することができる。

（セルリード8の溶接方法）
次に、図７（Ａ）及び（Ｂ）を用いてセルリード8とパッド膜5との具体的な溶接方法を説明する。図７（Ａ）は、セル6に接続する一対のセルリード8と一対のパッド膜5とを示す図である。一対のセルリード8の先端は、図７（Ａ）に示すように、パッド膜5の表面に置かれた後、セルリード8の上面から溶接され、パッド膜5とセルリード8が接合される。溶接を用いることで、セルリード8とパッド膜5の接合界面で、それぞれの部材を構成する材料の原子的な拡散が起こり、強固な接合が可能となる。図７（Ａ）の溶接領域8aは、溶接した部分を模式的に示している。溶接であるので、接合界面に自然酸化膜などの汚染が存在しても、接続抵抗がｍΩ台、あるいはｍΩ以下の十分に低い接合が可能となる。これによって、導電性接着剤などによる接合方法に比較して、接続抵抗を１０分の１から１００分の１に低減させることが出来る。また、接続抵抗値のバラツキを抑え、かつ経時変化の少ない接合が可能となる。

また、溶接部分5a及び溶接領域8aの面積を大きくすることにより、接続抵抗値を一層低減できると共に、セルリード8とパッド膜5の間の引っ張り強度を向上させることができる。そのため、セルリード8を変形させて容器の内部にセル6を収納させる製造工程において、溶接の剥がれ等の不良の発生を抑制できるほか、完成した電気化学セル1の耐振動特性や落下衝撃特性などの機械的な信頼性を向上させることができる。

セルリード8とパッド膜5の溶接として、例えば、超音波溶接、ビーム溶接、抵抗溶接等の局所的な溶接方法が挙げられる。すなわち、これらの溶接手段は、溶接の対象となる部分が局所的であるので熱的な影響は溶接部分5a近傍のみに留まり、セル6自体への影響を避けることがきる。また、セルリード8の材料、厚み、パッド膜5の材料と貫通孔の配置などを変更することで、溶接の機械的あるいは熱的な衝撃による構成部材への影響を低減できる。上記構成にすることで、セラミックス等の材料からなるベース容器2に対してもクラックの発生による部材への損傷を回避することが可能である。

本実施の形態では、上述の溶接方法のうち、超音波溶接を採用している。図７（Ｂ）は、超音波溶接の具体的な方法を説明するための図である。超音波溶接では、まず、パッド膜5の上にセルリード8を位置決めして密着させるが、この時、セル6は超音波溶接用チップ20の移動の妨げにならないように、ベース容器2の側方に立てた状態で置かれる。次に、超音波溶接用チップ20を、移動機構によりセルリード8の上面に適当な加圧力をもって当接させる。超音波溶接用チップ20はホーン先端に一体的に形成されたり、あるいはホーンの先端に別途取り付けられる。超音波溶接用チップ20のチップ先端20aは、セルリード8と接触する部分であって、ここには、セルリード8の表面に適切に食い込むように表面に凹凸パターンが施されていること（ナール加工）が好ましい。

超音波溶接用チップ20がセルリード8を適当な加圧力で当接された後に、超音波溶接機の発振機構が数十ｋＨｚからなる超音波をホーンに加えると、超音波溶接用チップ20が周波数で接合部分を擦り合わせる。これにより、セルリード8の溶接領域8aとパッド膜5の溶接部分5aとの界面は、金属材料の清浄な表面同士の密着面となり、数十ミリ秒から数百ミリ秒の僅かな時間で圧接することができる。先の図７（Ａ）の溶接領域8aで示されたセルリード8の表面の凹凸パターンは、この超音波溶接によって超音波溶接用チップ20の凹凸パターンが転写されていることを模式的に示したものである。この凹凸パターンで示された領域が溶接領域8aとなるが、微視的に見ると、接合している部分は、超音波溶接用チップ20の先端に加工された凸によって凹まされた部分のみであり、それ以外の領域は、セルリードとパッド膜の間に僅かな隙間を保った状態である。

なお、超音波溶接用チップ20がセルリード8の表面に当接する際に、大きな衝撃とならないように注意することが好ましく、移動機構には、ダンパーなどの衝撃吸収機構を備えるのがよい。これにより、ベース容器2の損傷を低減できる。
なお、超音波溶接においては、振動だけでなく、熱エネルギーと機械的な圧接力を併用することも可能である。また、図７（Ａ）では、セルリード8として細い板状の例が示されているが、ワイヤであってもよく、超音波溶接用チップ20の形状を適切に変形させて用いればよい。

また、溶接によりパッド膜5に圧力、熱、振動が加わると、パッド膜5のベース底面2cやビア配線3に対する密着性の低下や、パッド膜5自体にクラックや破れが生じる。特に、ビア配線3付近のパッド膜5に圧力、熱、振動が加わり密着性が失われると、パッド膜5とビア配線3との電気的な接続が失われるとともに、ビア配線3の上端面が電解質7と接触し、ビア配線が電解質7中に溶出することになる。したがって、ビア配線3と重ならない部分に溶接部分5aを設けることが望ましい。

（シールリング9）
シールリング9は、図１に示すように、ベース容器2のベース壁部2bの上端面の形状に合わせた四角枠状の断面を有しており、ベース壁部2bの上端面にロウ材を介して接合されている。このシールリング9は、熱膨張係数がセラミックスの熱膨張係数と近い材料、例えば、鉄・コバルト・ニッケル合金であるコバールなどを用いることができる。また、ロウ材は、Ａｇ−Ｃｕ合金やＡｕ−Ｃｕ合金などから形成されている。

（リッド10）
リッド10は、図１に示すように、シールリング9の上面に接合されており、ベース容器2を密封している。リッド10には、熱膨張係数がセラミックスの熱膨張係数と近いコバールや４２ａｌｌｏｙなどの合金にニッケルメッキを施したものが使用される。具体的には、コバールの０．１ｍｍから０．２ｍｍ程度の厚みを有する薄板で、表面には２μｍから４μｍ程度の厚みで電解ニッケルメッキや無電解ニッケルメッキが施されたものが用いられる。このような材料を用いたリッド10は、例えば、抵抗シーム溶接、レーザーシーム溶接などによってシールリング9に溶接させることができ、塞がれた状態のベース容器2内部の気密性を向上させる。

リッド10とシールリング9を溶接する方法として用いられる抵抗シーム溶接では、リッド10をシールリング9に当接させた後に、リッド10の長辺側の略中心の２点に、対向した台形形状のローラー電極を配置して低電圧大電流を短時間流し、リッド10の仮溶接（スポット溶接）が行われる。このようにして、リッド10は仮に固定され、溶接作業中の振動等で位置がずれことはない。

続いて、例えば、長辺の端からローラー電極で長辺がなぞられるようにベース容器2とリッド10が移動して溶接される。次に、ベース容器2とリッド10は９０度回転され、同様に短辺が溶接される。このようにして、リッド10の一周に亘って溶接が行われる。前述した仮固定においても、本抵抗シーム溶接においても、リッド10とシールリング9との界面で、金とニッケルの拡散が発生し、気密で強固な拡散接合層が形成される。これにより、リッド10は、ベース容器2に気密に封止される。

リッド10とシールリング9の溶接は、レーザーの走査照射を用いても可能である。仮溶接を前述と同様に実施した後、レーザーを、リッド10を一周するように走査照射する。これにより、リッド10とシールリング9の界面で拡散接合層が形成される。この場合、リッド10の接合側の面に銀と銅からなるロウ材のシートを貼ることにより、溶融温度をロウ材の温度まで低下させることも可能である。

なお、電解質7が常温で液体状の溶媒や支持塩からなり、リッド10を封止する前に電解質7を充填する工程を採用する場合は、液体がリッド10とシールリング9の界面に存在する場所が有得る。このような場合でも、シーム溶接を用いた接合は可能である。シーム溶接は、ローラー電極を使用するものでも、レーザーの走査照射を用いるものでもかまわない。前記界面に液体が存在しても気密な溶接が可能となるのは、界面に存在する液体は、溶接時に近傍の温度が急激に上昇するので蒸発して飛散することによるものと考えられる。
なお、シールリング9を使用せず、ベース容器2の上端面とリッド10とをロウ材を介して接合させてもよい。

（製造方法）
次に、図８に示す電気二重層キャパシタの製造フローを参照しながら、本実施の形態の製造方法について説明する。まず、外装容器として、図１乃至図３に示す凹状の形状をなすベース容器2と、リッド10を準備した。ベース容器2は、長辺が１０ｍｍ、短辺が８ｍｍ、高さが１．８ｍｍであり、ベース容器2の底辺の厚みは０．３８ｍｍである。材料としては、セラミックスで電子部品のパッケージを製造する時の標準的な材料を用いた。このベース容器2は、長方形状に打ち抜かれたベース底部2aに対応するセラミックグリーンシートに、長方形枠状に打ち抜かれたベース壁部2bに対応するセラミックグリーンシートを貼り合せた後、約１５００℃で焼成することにより形成される。ビア配線3は外径を０．２ｍｍとし、ベース底面2cとベース下面2dを直接貫通するように、正極側と負極側にそれぞれ４個ずつ設けた。また、ビア配線3の表面にニッケルと金のメッキを施した。ベース下面2dには、一対の接続端子4が配置され、ビア配線3に接続している。接続端子4にはニッケルを下地とした金メッキが施されている（Ｓ１０）。

次に、ベース底面2cに、アルミニウムの蒸着膜からなる一対のパッド膜5を形成した。パッド膜5の寸法は、短辺２．４ｍｍ、長辺３ｍｍで厚みは約１５μｍ以上である（Ｓ１１）。
一方、リッド10は、長辺が９ｍｍ、短辺が７ｍｍ、厚み０．１２５ｍｍのコバール板を準備し、表面に電解ニッケルメッキを施した（Ｓ２０）。

続いてセル6の準備をする。２０μｍの厚みを持つアルミニウムからなる集電体に活性炭、導電補助剤、バインダ及び増粘材からなる活物質を塗工法によりコーティングしてシート電極とした（Ｓ３０）。適当な長さに切断した後、集電体の一端に、厚みが８０μｍで幅が１．５ｍｍ、長さ４ｍｍのアルミニウムの薄板を超音波溶接で取り付けてセルリード8とした（Ｓ３１）。セルリード8が溶接された正負一対のシート状の電極に、ポリテトラフルオロエチレンからなるセパレータ6aを挟持させた後、巻芯を入れて、トラック状に巻回した。その後、巻芯を取り出し、隙間を軽くつぶして巻回電極とした（Ｓ３２）。

続いて、超音波溶接を行う。先に準備したベース容器2のパッド膜5の表面に、セルリード8を密着させて位置決めした。超音波溶接は、セルリード8を片方ずつ行った（Ｓ３３）。超音波溶接機の発振周波数は４０ｋＨｚとした。溶接ホーンは鉄製であり、同じ材料からなる超音波溶接用チップ20はホーンの先端に一体的に設けられている。超音波溶接用チップ20の表面には、２．０×１．５ｍｍの領域に、０．２ｍｍピッチの千鳥格子状の凹凸パターン（ナール）を設けた。山の高さと谷底の差は０．２ｍｍである。溶接のモードは、溶接中にセルリード8に供給するエネルギーを制御するモードとし、溶接エネルギーの設定値を０．５〜１００Ｊの範囲とし、溶接時間を５０〜２０００ｍｓｅｃの範囲とした。超音波溶接用チップ20が、エアー機構によりアルミニムからなるセルリード8の表面に降下した後、セルリード8の表面に食い込んで、セルリード8とパッド膜5の界面の間で振動することにより溶接が行われる。

溶接終了後、セルリード8を折り畳むようにしてセル6をベース容器2の中に収納した（Ｓ３４）。この時に、セルリード8が絶縁材8eにより保護されているため、内部ショートを回避することができる。

次に、セル6が収納されたベース容器2を、液体の電解質7の中に浸漬させ、１時間真空脱泡した。ここで、電解質7の支持塩はスピロビピロリジニウムテトラフルオロボレートであり、非水溶媒としてプロピレンカーボネートとエチレンカーボネートの混合液を用いた（Ｓ３５）。続いて、大気圧に戻して、電解質7中からセル6が収納されたベース容器2を取り出した後に、窒素雰囲気下でリッド10をシールリング9に当接し、長辺側の２点の仮溶接を行い、続いて長辺側と短辺側をこの順に連続して抵抗シーム溶接を行い気密に封止した（Ｓ３６）。このようにして本実施の形態の電気二重層キャパシタを作製した。なお、最後に作製した電気二重層キャパシタの電気特性検査を行う（Ｓ３７）。項目としては等価直列抵抗及び容量の測定であるがこれに限らない。

（変形例１）
本実施の形態の変形例１は、正負一対の電極シートを絶縁物からなるセパレータ6aを挟んで積層させたことによりセル6を形成したものである。以下、本実施の形態との相違点を説明する。

図９（Ａ）乃至（Ｃ）に変形例１のセル6を示す。このセル6は、正極6bの電極シート及び負極6cの電極シートを絶縁物からなるセパレータ6aを介して積層することにより形成している。ここで、各電極シートは、厚みが２０μｍ程度のアルミニウム箔や銅箔を集電体とし、この集電体の上下両面に厚さが３０μｍとなるよう活物質を塗工により担持し形成したものである。また、本実施の形態では、集電体の一部を延出させた引出リード82が形成されている。ここで、電極シートを積層した際、各電極の中間層の引出リード82がセルリード8として機能する。そして図９（Ａ）に示すように、各電極の中間層以外の引出リード82がセルリード8に接続されている。

変形例１におけるセル6の断面は、本実施の形態と同様に、正極6b側の電極シートと負極6c側の電極シートがセパレータ6aを介して上下方向に複数の層を成している（図６参照）。また、セル6をベース容器2に収納した際は、本実施の形態と同様の形状となる（図３参照）。そして、セルリード8は、セル6をベース容器2に収納した際、途中で折り畳まれた状態で収納されている。この際、セルリード8は、セル6の端部からパッド膜5付近にかけて絶縁材8eで覆われている。

（変形例２）
本実施の形態の変形例２は、正負一対の電極シートを絶縁物からなるセパレータ6aを挟んで折り畳んだことによりセル6を形成したものである。以下、本実施の形態との相違点を説明する。

図１０（Ａ）乃至（Ｃ）に変形例２のセル6を示す。このセル6は、厚みが５μｍ〜５０μｍのアルミニウム箔や銅箔を集電体とし、その表面に活物質を塗工や接着法により担持した正負一対の電極シートを、絶縁物からなるセパレータ6aを挟んで折り畳むことにより形成している。この際、セルリード8がセル6の上下中央部分にくるよう折り畳まれている。

変形例２におけるセル6の断面は、本実施の形態と同様に、正極6b側の電極シートと負極6c側の電極シートがセパレータ6aを介して上下方向に複数の層を成している（図６参照）。また、セル6をベース容器2に収納した際は、本実施の形態と同様の形状となる（図３参照）。そして、セルリード8は、セル6をベース容器2に収納した際、途中で折り畳まれた状態で収納されている。この際、セルリード8は、セル6の端部からパッド膜5付近にかけて絶縁材8eで覆われている。

セルリード8を絶縁材8eで覆った実施例１と、セルリード8を絶縁材8eで覆っていない比較例１を用意し、ベース容器2内部におけるショートの発生率について評価した。実施例１及び比較例１のセル6は、正負一対の電極シートを、絶縁物からなるセパレータ6aを挟んで巻回させて形成した巻回型である。

ここで、比較例１の形状を、図１１、並びに図１２（Ａ）乃至（Ｃ）に示す。比較例１のセル6は図１２（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、セルリード8が絶縁材8eで覆われていない。そのため、図１１に示すように、セル6をベース容器2に収納した際、セルリード8のセル6からベース底面2cにかけての部分が露出状態となっている。

実施例１及び比較例１を各１２サンプル製造し、ショートの発生率について評価した結果を下記表１に示す。なお、ショート発生率はサンプル数に対するショート発生数の割合を示したものである。

上記表１のとおり、実施例１では、ショートは発生しておらず、ショート発生率が０％であった。これは、図３に示すように、セル6の端部からパッド膜5付近にかけてのセルリード8が絶縁材8eで覆われているからである。

一方、比較例１では、ショート発生率が１７％であった。図１３は比較例１の電気化学セル1の拡大断面図であって、内部ショート発生の模式図である。図１３の丸枠Ｘに示すように、セル6の上下中央部分から側方に向けて延出されたセルリード8の折り返し部分がベース容器2のベース壁部2bに達し、さらにシールリング9に接触することで内部ショートが発生している。
なお、ベース壁部2bの上端とシールリング9とを接合するためのロウ材がベース壁部2b側にはみ出ている場合、当該ロウ材にセルリード8が接触することにより、内部ショートが発生する場合がある。

なお、比較例１において、セルリード8がベース壁部2bやシールリング9と接触することを避けるべく、図１４に示すように、当該セルリード8の長さを短くした場合、セル6との混触を生じる場合がある（比較例２）。図１５は、セルリード8の長さを短くした比較例２のセル6の拡大断面図であって、内部ショート発生の模式図である。図１５の丸枠Ｙ及び丸枠Ｚに示すように、正極6b又は負極6cの電極シートの端部がセパレータ6aからはみ出している場所がある。そして、セルリード8がこのはみ出した電極シートの端部に接触することで（丸枠Ｚ）内部ショートが発生する場合がある。

比較例１では、セルリード8がシールリング9、又はシールリング9の接合用のロウ材と接触することにより内部ショートが生じることがある。また、セルリード8がセパレータ6aからはみ出した電極シートの端部に接触することにより内部ショートが生じる可能性もある。これに対し、実施例１は、セルリード8がセル6の端部からパッド膜5付近にかけて絶縁材8eで覆われている。このため、セルリード8が、電気化学セル1を構成する他の部材との余計な接触を回避することができる。特に、ベース容器2の小型化により、セル6とベース容器2の内部との隙間が狭くなる場合であっても、セルリード8の他の部材との接触を回避することができる。電極と電気的に接続されている部材との接触は内部ショートの発生につながるが、本発明によれば、ベース容器2を小型化しても内部ショートの発生を防止することができるため、信頼性の高い電気化学セルを提供することができる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態について図１６（Ａ）及び（Ｂ）に基づいて説明する。本実施の形態の電気化学セル1は、セラミックスの平板のみからなるベース容器2と、凹状の形状からなる金属製のキャビティ型リッド10aを外装容器としたものであり、図１６（Ａ）は側面断面図を示している。外装容器の内部には、第１の実施の形態と同様に、セル6と、一対のセルリード8と、電解質7とが収納され、セルリード8とベース容器2に形成されたパッド膜5とは溶接により接続されている。

セラミックスの平板のみからなるベース容器2を採用することにより、セルリード8をパッド膜5に溶接する際、セル6の取り回しが容易となる。具体的に、第１の実施の形態の凹状のベース容器2の場合、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ベース壁部2bがあるためにセル6をベース容器2の外に寄せられず、溶接用チップ20の移動スペースが限られる。一方、本実施の形態によれば、ベース容器2にベース壁部2bが存在しないため、セル6をベース容器2の外に寄せることができ、溶接用チップ20の移動スペースを広くすることができる。これにより、溶接時の作業性が向上する。また、セルリード8の長さを短くすることができるため、内部抵抗を低減することができる。

図１６（Ａ）に示すように、キャビティ型リッド10aは、セル6等を覆うように、その開口部をベース容器2の周囲に設けられたシールリング9に当接させて溶接されている。この溶接には、レーザーによるシーム溶接が好ましい。また、シーム溶接を行う際は、図１６（Ａ）の矢印方向から走査照射される。ローラー電極を用いた抵抗シーム溶接では、ローラー電極がキャビティ型リッド10aの段差に接触しやすく、ローラー電極を接合部に適切に当接させることが難しくなる。

キャビティ型リッド10aでは、キャビティ型リッド10aの底面部（図中では上端部）に小孔を設けている。これは、ベース容器2とキャビティ型リッド10aを溶接した後に、電解質7をこの小孔から充填し、その後に封止栓10bを用いて気密に封止できるように意図されたものである。これにより、シールリング9とキャビティ型リッド10aの接合面との間に電解質7が存在することによる、封止作業の能率低下を防ぐことができる。ベース容器2の内側面に形成されるパッド膜5の材料やその厚みの範囲、ビア配線3の構造やその個数、セルリード8とパッド膜5との接合手段は、前述と同様であるので記載を省略する。

図１６（Ｂ）に示す電気化学セル1は、図１６（Ａ）と同様の構成であるが、平板状のベース容器2の周囲に配置されるシールリング9が、ベース容器2に設けられたステップにはめ込まれていて、シールリング9とベース底面2cとの高さの差が十分に小さく抑えられている。これにより、キャビティ型リッド10aを逆さまにした状態で電解質7を充填した後に、セル6をキャビティ型リッド10aの中に配置しても、キャビティ型リッド10aから溢れ出る電解質の量を少なくできる。したがって、図１６（Ｂ）の構成にすることによって、電解質7が充填された状態でもベース容器2とキャビティ型リッド10aとの溶接を容易に行うことが出来る。そのため、図１６（Ａ）に示したようなキャビティ型リッド10aの小孔は不要で、封止栓10bによる封止工程も省略できる。

図１６（Ａ）及び（Ｂ）に示した第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、セルリード8がセル6の端部からパッド膜5付近にかけて絶縁材8eで覆われている。これにより、セルリード8がシールリング9やキャビティ型リッド10aに混触せず、セル6の内部ショートを回避することができる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態について図１７並びに図１８（Ａ）乃至（Ｄ）を用いて説明する。図１７に、本実施の形態で用いるベース容器2の斜視図を示した。本実施の形態では、ベース容器2が、セラミックス製の平板と、平板に接合された金属製の筒状の金属側壁12から構成されており、これによって凹状の容器を成している。ベース容器2のベース底面2cには、ベース壁部2bを直接貫通するビア配線3が設けられ、その上にパッド膜5が一対配置されている。金属製の金属側壁12は、熱膨張率がベース容器2とマッチングするように選択され、平板にロウ材で接合されている。一方、反対側の開口部は、リッド10の接合面を形成している。本実施の形態では、リッド10を封止するためのシールリング9は不要であり、金属側壁12それ自体がシールリング9の役割も果たしている。そのため、少なくともリッド10と接合する面には、ニッケルと金のメッキ膜が施されており、リッド10は、メッキ面に当接されて、抵抗シーム溶接やレーザーシーム溶接を用いて接合が可能なように構成されている。

図１８（Ａ）及び（Ｂ）に平板状のベース容器2を用いた電気化学セル1の断面図を示す。セル6に接続する一対のセルリード8が溶接手段でパッド膜5に接続され、ビア配線3によって、接続端子4に接続されている。外装容器内には、電解質7が充填されて、リッド10により気密に封止されている。パッド膜の材質やその厚みは前述と同様である。金属側壁12は、金属製であるので、様々な形状に加工することが可能である。またその形状は、角、トラック形状、楕円、円等の選択が可能である。特に、規格品の中空パイプを任意の長さで切断して用いると、電気化学セル1の高さが自由に決定することができる上、製造コストの低減を図ることができる。

図１８（Ｃ）及び（Ｄ）に示す電気化学セル1では、図１８（Ａ）及び（Ｂ）と同様に金属製の金属側壁12を用いているが、パッド膜5は正極側にのみに限った例である。正極セルリード8bはパッド膜5に超音波溶接で接続される一方で、負極セルリード8cは、金属製の金属側壁12の内側に溶接で接続されている。更に、負極6cに対応する接続端子4は、金属側壁と電気的に接続するように構成されている。これにより、金属側壁12が金属製で、かつ電流の流れる経路が大きいので、負極側の配線抵抗値は低く抑えられる。したがって、本実施の形態の電気化学セル1も大電流放電が可能となる。

図１８（Ａ）乃至（Ｄ）に示した第３の実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、セルリード8がセル6の端部からパッド膜5付近にかけて絶縁材8eで覆われている。これにより、セルリード8が金属側壁12に混触せず、セル6の内部ショートを回避することができる。

（第４の実施の形態）
第４の実施の形態について図１９（Ａ）及び（Ｂ）を用いて説明する。図１９（Ａ）は、電気化学セル1の断面を示すもので、セラミックスからなる凹状のベース容器2のベース底面2cには、前述と同様にアルミニウム膜からなるパッド膜5が設けられ、ビア配線3によって接続端子4に接続された構成をなす。本実施の形態では、ビア配線3及びパッド膜5は正極側にだけ設けられている。そして、セル6に接続する一対のセルリード8のうち、正極セルリード8bがパッド膜5に超音波溶接で接続されて、十分に低い接続抵抗値を実現している。

一方、負極セルリード8cはリッド10の内面側に接続された構造を有している。負極セルリード8cの材質がそれぞれアルミニウム、銅、またはニッケルの薄板や箔からなる場合であっても、金属製のリッド10に超音波溶接、レーザースポット溶接、抵抗スポット溶接、アーク溶接などの周知の溶接法で接続することが可能である。したがって、負極側も接続抵抗値を十分低く抑えることが可能である。

負極側の接続端子4はベース下面2dからベース側面2eに沿ってシールリング9に延設されており、リッド10と電気的に接続される。延設される部分を延設部4bとした。延設部4bの導体の長さ、幅と厚みを調整することによって延設部4bの直流抵抗値を低く抑えることができるので、負極側の配線抵抗値を大きく増大させることなく構成できる。

外装容器内には電解質7が充填され、リッド10がシールリング9に溶接されて気密容器をなす。リチウムイオン二次電池では負極の集電体材料として銅箔、セルリードとしてはニッケルの薄板が慣用されるが、本実施の形態を適用することが可能である。したがって、高い気密特性を持つ高信頼の小型、薄型のリチウムイオン二次電池を製造することが出来る。

なお、延設部4bは本実施の形態では容器の外側に設けた。リッド10と接続端子4の接続はこれに限ることなく、シールリング9の下部に孔を設けて、内面に導体材料を形成して接続端子4に接続する構造とすることも容易である。

図１９（Ａ）及び（Ｂ）に示した第４の実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、セルリード8がセル6の端部からパッド膜5付近にかけて絶縁材8eで覆われている。これにより、セルリード8がベース容器2やシールリング9に混触せず、セル6の内部ショートを回避することができる。

（まとめ）
以上のとおり、本発明のセルリード8は、セル6の端部からパッド膜5付近を絶縁材8eで覆うことにより、電気化学セル1を構成する他の部材との余計な接触を回避することができる。特に、セルリード8の外側（図３におけるベース壁部2b側）の面に絶縁材8eを形成することより、セルリード8がベース容器2やシールリング9に直に接触することはなく、混触しないことから、内部ショートを回避することができる。なお、セル6の端部からパッド膜5側の端部まで全てを絶縁材8eで覆う必要はなく、少なくともセルリード8がベース壁部2bに近接する部分を絶縁材8eで覆えば足りる。また、負極セルリード8cの外側の面については、シールリング9と同じ極性であるため、必ずしも絶縁材8eを形成する必要はない。

一方、巻回型、積層型、折り畳み型のいずれのセル6においても、正極6b又は負極6cの電極シートの端部がセパレータ6aからはみ出している場合がある。ここで、セル6をベース容器2に収納する際、セルリード8が折り畳まれたり曲げられたりすることにより、このはみ出した電極シートの端部にセルリード8が接触する可能性がある。そして、セルリード8が当該セルリード8と異なる電極シートと接触することにより内部ショートが発生する。しかし本発明では、セルリード8の内側（図３におけるセル6側）の面に絶縁材8eを形成することより、異なる電極の電極シートと混触せず、内部ショートを回避することができる。なお、セル6の端部からパッド膜5側の端部まで全てを絶縁材8eで覆う必要はなく、少なくともセルリード8がセル6と接する可能性のある部分を絶縁材8eで覆えば足りる。

電極と電気的に接続されている部材との接触は内部ショートの発生につながるが、本発明によれば、ベース容器2を小型化しても内部ショートの発生を防止することができるため、信頼性の高い電気化学セルを提供することができる。
本発明は、本明細書に記述された実施の形態やその変形例に限定されることなく、実施の形態の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を取り得ることはもちろんである。例えば、請求項で限定しない限り、リッドは金属に限定されることなく、セラミックス、ガラス、樹脂などを用いることが可能であり、材料に応じて様々な封止の手段が可能である。

1 電気化学セル 2 ベース容器
2a ベース底部 2b ベース壁部
2c ベース底面 2d ベース下面
2e ベース側面 2f ベース第１底部
2g ベース第２底部 3 ビア配線
4 接続端子 4b 延設部
5 パッド膜 5a 溶接部分
6 セル 6a セパレータ
6b 正極 6c 負極
7 電解質 8 セルリード
8a 溶接領域 8b 正極セルリード
8c 負極セルリード 8e 絶縁材
9 シールリング
10 リッド 10a キャビティ型リッド
10b 封止栓 12 金属側壁
20 超音波溶接用チップ 20a チップ先端
82 引出リード

Claims (5)

1. ベース容器と、
   前記ベース容器の中に収納されるセルと、
   前記セルの延長部である複数のセルリードと、
   前記ベース容器の底面に形成された弁金属からなるパッド膜と、
   前記パッド膜と接続され、かつ前記ベース容器の底面に形成されたベース内配線と、を少なくとも有する電気化学セルであって、
   少なくとも１の前記セルリードは、前記パッド膜に固定されており、
   前記パッド膜に固定される前記セルリードについては、少なくとも一面が前記セル側の端部又はその付近から前記パッド膜側の端部又はその付近にかけて絶縁材で覆われていることを特徴とする電気化学セル。
2. 前記セルは、正極及び負極が絶縁体を介して上下方向に複数の層をなしており、
   前記セルリードは、前記正極の１の層及び前記負極の１の層それぞれの延長部であることを特徴とする請求項１記載の電気化学セル。
3. 前記セルにおいては、前記絶縁体を介して重ねられた箔状の前記正極及び箔状の前記負極が巻回されていることを特徴とする請求項２記載の電気化学セル。
4. 前記セルにおいては、箔状の前記正極及び箔状の前記負極が前記絶縁体を介して交互に積層されていることを特徴とする請求項２記載の電気化学セル。
5. 前記セルにおいては、前記絶縁体を介して重ねられた箔状の前記正極及び箔状の前記負極が折り畳まれていることを特徴とする請求項２記載の電気化学セル。